2027高考物理复习专项练：11.2变压器 电能的输送

11.2变压器电能的输送专项训练

2027届高考物理一轮复习

一、单选题

1．手机无线充电技术越来越普及，图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原理如图

乙所示。其中S为探测开关，若手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比

N1:N2=3:1，手机两端的电压为9V，充电功率为27W；若手机不支持无线快充，则S与2接通，此时送电线

圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1，手机两端的电压为5V，充电功率为5W。送电线圈所接的电阻R=40Ω，

开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是

（）

A．R1的阻值为18Ω

B．快速充电时，送电线圈的输入电压为180V

C．S与2接通时，a、b间的输入功率为22W

D．S与2接通时，受电线圈两端的电压为44V

2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n210:1，在原线圈两端加上随时间变化规律为

u2002sin100tV的交变电压，交流电流表为理想电表，R10Ω。则下列说法正确的是

（）

A．电流表的示数为20A

B．电阻R两端的电压为22V

C．电阻R消耗的功率为402W

D．副线圈中产生的交变电流频率为50Hz

3．特高压输电是我国“西电东送”战略的核心技术支撑。图示为某实验小组模拟特高压输电简化电路，发

电机输出稳定正弦交变电压，输电线路总电阻为R0，两变压器视为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝

数分别用n1、n2表示，用户端所接电阻的阻值用R1表示。下列说法正确的是（）

A．若仅增大R1，R0消耗的功率减少

B．若仅增大R1，R0消耗的功率不变

C．若仅增大n1，R0消耗的功率增大

D．若仅增大n2，R0消耗的功率不变

4．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比n1：n21：2，原线圈连接定值电阻R02Ω，副线圈连接阻值

足够大的滑动变阻器R，M、N端输入如图乙所示的正弦式交流电。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢向下滑

动，则（）

A．MN间交变电压的有效值为102V

B．R0消耗的功率先增大后减小

C．滑动变阻器R消耗的最大功率为12.5W

D．R两端电压减小

5．某变压器的原线圈匝数未知，将9V的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的

电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（）

A．110B．160C．210D．310

6．如图三个规格相同的小灯泡（可视为纯电阻）连接在理想变压器的原、副线圈上。三个小灯泡均能正常

发光，已知小灯泡正常工作时的电阻为4，变压器原线圈ab端输入电压为u24sin100tV，则单个小

灯泡的额定功率为（）

A．4WB．8WC．16WD．32W

7．互感器是一种特殊变压器，其原理为法拉第电磁感应定律。如图所示，在输电线路起始端接I、II两个

互感器，用来测高压电的电流或电压，I、II两个互感器原、副线圈的匝数比分别为1∶20和200∶1，电

流互感器的示数为2A，电压互感器的示数为100V，互感器均视为理想变压器，不计互感线圈的电阻。下列

说法正确的是（）

A．互感器I是电流互感器，互感器II是电压互感器

B．通过输电线的电流为10A

C．输电线路的输送电压为2000V

D．输电线路的总功率为2.0×104W

二、多选题

8．如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，其有效值为6V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻

n11

R01，副线圈上接有最大阻值为10的滑动变阻器R，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均

n23

为理想电表。初始时，滑动变阻器R的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为I、U，现将滑片

逐步上移至最上端，电流表、电压表变化量的绝对值分别为I、U，下列说法正确的是（）

A．滑片上移过程中电压表示数增大，电流表示数减小

ΔU

B．1Ω

ΔI

C．滑动变阻器R的滑片处于正中间位置时，电流表示数为1A

D．当滑动变阻器接入电路的阻值为9Ω时，变压器输出功率最大且为9W

9．光伏发电作为清洁电能已广泛应用，如图所示是某光伏发电系统为街道供电照明的示意图。已知太阳能

光伏发电机的输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比n∶1n21∶120，街道有标有“220V、100

W”字样的电灯5400盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功

率的10%。下列说法正确的是（）

A．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率

B．降压变压器的匝数比n∶3n41500∶11

C．输电线的总电阻R150Ω

D．若仅增加街道的电灯，随输出功率增大，输电线上损失的功率占发电机输出功率的比例也增大

10．光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”、“碳中和”提供了强劲引擎。如图甲所示，某光伏发电阵

列产生的直流电先经过逆变器转换为图乙所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后，通过输电线输

送到变电站，输电线的等效电阻R为5Ω。若理想变压器的输入功率为100kW，输出电压为10kV，下列说

法正确的是（）

A．图乙所示交流电电压的瞬时值表达式为u4002sintV

B．输电线上损失的电压为50V

C．变压器原、副线圈匝数比为1:25

D．变压器原线圈中的电流为10A

三、实验题

11．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：学生电源，可调

变压器T1、T2，电阻箱R，灯泡L（额定电压为4V，伏安特性曲线如图1），交流电流表A1、A2、A3，交流电

压表V1、V2，开关S1、S2，导线若干。部分实验步骤如下：

(1)模拟低压输电。按图2连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为4V，闭合S1，调节电阻箱阻值为

40Ω，A1（量程为100mA）示数如图3所示，为______mA，学生电源的输出功率为______W（结果保留两位

有效数字）。

(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图4连接电路后闭合S2。若变压器T1处滑

片上移，则电流表A3的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。现调节1、TT2匝数比为1:4和

4:1，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的______倍。（结果保留两位有效数字）

12．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：

学生电源；

可调变压器T1、T2；

规格相同的电阻箱R1、R2；

相同的灯泡L1、L2（额定电压为9V）；

交流电流表A1、A2、A3，交流电压表V1、V2；

开关S1、S2，导线若干。

部分实验步骤如下：

(1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为15V，将双刀双掷开关置于ab处，

闭合S1，调节电阻箱R1阻值，V1示数为9.00V时A1（量程为250mA）示数如图乙所示，为______mA，学

生电源的输出功率为_______W。

(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压不变，将双刀双掷开关置于cd处，调节电阻箱R2阻值与（1）中

R1阻值相同，闭合S2。调节T1、T2，使V2示数为9.00V，此时A2示数为18mA，则低压输电时电阻箱消耗

的功率为高压输电时的_____倍。

(3)A3示数为140mA，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了_______W。

四、解答题

13．某理想变压器如图甲所示，原、副线圈匝数比为6:1，R2Ω，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，

求：

(1)副线圈两端电压的有效值U2；

(2)电阻R在交变电流的一个周期内产生的焦耳热Q。

14．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，水的流量为Q2m3/s，落差h5m，水的密

33

度为1.010kg/m，现利用其发电，若发电机的总效率为150%，输出电压为U1250V，输电线的

总电阻为R100Ω，为满足用电的需求，使用户获得220V的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电

2

机输出电功率的比值为25%。（取g10m/s）

(1)求输电线中的电流I2；

(2)分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；

(3)如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。

15．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数

U22500V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n21:10，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n46:1。

充电桩充电时的额定功率P12kW，额定电压U4400V，变压器均视为理想变压器．求：

(1)升压变压器原线圈两端电压U1以及降压变压器原线圈两端电压U3；

(2)通过输电线上的电流I3及输电线的总电阻r；

(3)供电电路的效率。

参考答案

题号12345678910

答案BDACCBAADCDBC

11．(1)900.36

(2)变大1.4

12．(1)1802.7

(2)100

(3)0.6

13．(1)U23V

(2)Q4.5J

【详解】（1）由图乙可知，原线圈输入正弦交流电的最大值U1m182V

U182V

根据正弦交流电有效值与峰值的关系，原线圈电压的有效值U1m18V

122

Un

根据理想变压器的变压规律11

U2n2

n21

已知n1:n26:1，代入解得U2U118V3V

n16

（2）由图乙可知，相邻两个峰值的间隔为周期，得交变电流周期T1.2s0.2s1.0s

U232V2

根据焦耳定律，一个周期内产生的焦耳热Q2T1.0s4.5J

R2Ω

14．(1)I25A

nU1n9500475

(2)11，3

n2U240n422011

(3)475盏

ΔmghQΔtgh

【详解】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率P50000W

Δt1Δt1

2

输电线上的电流用I2表示，则电功率损失P损I2RP2

联立解得I25A

（2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压U1250V

P

副线圈两端的电压为U210000V

I2

nU1

升压变压器原副线圈的匝数比为11

n2U240

输电线上的电压损失为ΔUI2R500V

降压变压器原线圈两端的电压为U3U2ΔU9500V

降压变压器副线圈两端的电压为U4220V

n9500